(57)【要約】【課題】  発電機（１０）において迅速注文対応固定子巻直しのプロセスを提供すること。【解決手段】  固定子バー巻直しのプロセスは、発電機現場での固定子バー（１６、１８）の取外し、固定子バーの測定（３０）、測定値のデジタル表現を製造センタに送ること、および取替えを必要とする固定子バーおよび固定子の３次元モデルを形成することを含む。合い具合の精度を保証するために、固定子バーの３Ｄモデルが固定子３Ｄモデルに配置される。成形用具および固定子バー図面が生成され、サンプルの固定子バーが製造される。製造されたサンプルの固定子バーの３Ｄモデル化が、精度を保証するために公称３Ｄモデルと比較される。取替え用固定子バーが製造され、そして、現存発電機に組み立てるためにバッチで送られる。【選択図】  図５
2006101688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機（１０）の固定子バー（１６、１８）を巻き直すプロセスであって、
（ａ）前記発電機の現場で現存する少なくとも１つの固定子バーの形状を測定（３０）するステップと、
（ｂ）前記１つの固定子バーの前記測定された形状のデジタル表現を生成するステップと、
（ｃ）前記デジタル表現を使用して新しい固定子バーを製造して、前記デジタル表現に実質的に一致した前記新しい固定子バーを製造するステップと、
（ｄ）前記新しい固定子バーのデジタル表現を生成するステップと、
（ｅ）前記現場発電機の固定子のデジタル表現を生成するステップと、
（ｆ）前記新しい固定子バーのデジタル表現と前記固定子の前記デジタル表現を比較して、前記固定子および前記新しい固定子バーのそれぞれの前記デジタル表現の合い具合の精度を決定するステップと、
（ｇ）前記製造された新しい固定子バーを前記発電機現場で前記発電機の固定子に取り付けるステップとを備えるプロセス。
【請求項２】
ステップ（ａ）が、前記１つの固定子バーの測定をデジタル化し、かつ前記測定された固定子バーのデジタルモデルを生成することを含む、請求項１記載のプロセス。
【請求項３】
前記１つの固定子バーの前記測定された形状の前記デジタル表現を、成形用具を製造するための基礎として使用して、前記成形用具を製造するステップを含み、さらにステップ（ｃ）が前記製造された成形用具を使用して前記新しい固定子バーを製造することを含む、請求項１記載のプロセス。
【請求項４】
固定子バーの製造用の予め存在する成形用具のデジタル表現を含んだ成形用具データベースを維持するステップ、前記１つの固定子バーの前記測定された形状の前記デジタル表現を使用して成形用具のデジタル表現を生成するステップ、および前記成形用具データベースを前記成形用具の前記デジタル表現と比較して、前記新しい固定子バーの製造用の既存成形用具の利用可能性を確かめるステップを含む、請求項１記載のプロセス。
【請求項５】
前記１つの固定子バーの前記測定された形状の前記デジタル表現と前記新しい固定子バーの前記デジタル表現を比較して、前記新しい固定子バーと前記１つの固定子バーの間の一致の精度を、前記１つの固定子バーの前記測定された形状の前記デジタル表現および前記新しい固定子バーの前記デジタル表現で表されるように決定するステップを含む、請求項１記載のプロセス。
【請求項６】
前記発電機の現場で現存する第２の固定子バーの形状を測定するステップと、前記第２の固定子バーの前記測定された形状のデジタル表現を生成するステップと、前記第２の固定子バーの前記測定された形状の前記デジタル表現を使用して第２の新しい固定子バーを製造するステップと、前記第２の新しい固定子バーのデジタル表現を生成するステップと、前記第２の新しい固定子バーの前記デジタル表現と前記固定子の前記デジタル表現を比較して、前記第２の固定子バーおよび前記固定子のそれぞれの前記デジタル表現の合い具合の精度を決定するステップとを含む、請求項１記載のプロセス。
【請求項７】
前記第２の固定子バーの前記測定された形状の前記デジタル表現と前記第２の新しい固定子バーの前記デジタル表現を比較して、前記第２の新しい固定子バーと前記第２の固定子バーの間の一致の精度を、前記第２の固定子バーの前記測定された形状の前記デジタル表現および前記第２の新しい固定子バーの前記デジタル表現で表されるように決定することを含む、請求項６記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現存電力生成陸上発電機の固定子バー巻直しに関し、特に、現存発電機の固定子バーの品質および信頼性を高める、元の装置製造業者に無関係な注文対応固定子バー巻直しのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
陸上発電機は、一般に、固定子コアの溝に配置された複数の固定子バーを備える。よく知られているように、各固定子バーは、一般に、複数の個別の導電性より線で構成されている。各固定子バーは、ほぼ周囲円錐形方向にねじれかつ延びる、相対する端部を有する。各端部は、固定子のまわりに少なくとも一相の電気回路を完成するように、例えばろう付けで、他方の固定子バーに接続されている。両端部の間の中間にある固定子バーの部分は、ほぼ剛体であり、直線的に延びている。端部巻線としばしば呼ばれる固定子バーの端部は、端部が固定子コアから延びて直線中間部分からねじれるときに、時計方向または反時計方向に円錐状に索引を付けることがある。端部巻線は、発電機の異なる型ごとに特有の形を各固定子バーの相対する端部に定める。
【０００３】
時間が経つにつれて、古い発電機の既存の固定子巻線を様々な定性的向上および信頼性向上を有する新しい固定子巻線に取り替えることが望ましいことが分かった。例えば、既存の発電機の古い固定子巻線は、しばしばアスファルトまたはアスベスト絶縁材を有し、これらの絶縁材は、低機能であり、また新しいときほどに有効でないことがある。その結果として、多くの発電機作業者は、これらの古い固定子巻線を新しい固定子巻線に取り替えて、改善された技術を提供したいと切望している。本発明は、固定子巻線、例えば端部巻線支持構造および溝構造、接続リングなどに応用することができるが、巻線のより広い意味が使用可能なように起因している固定子バーという用語が、便宜上、本明細書および特許請求の範囲の全体を通して使用される。
【０００４】
過去において、発電機固定子バーの取替えは、原発電機の供給業者すなわち相手先商標製造業者（ＯＥＭ）によって行われることが多かった。この供給業者は、通常、供給された相手先商標製品のデータを保持し、そのため発電機のその特定の型に特有の固定子バーの測定値を手元に持っている。したがって、相手先商標製造業者は、取替え用固定子バーを容易に供給することができる。しかし、発電機のその特定の型の取替えに不可欠である固定子バーの形に関するデータは非ＯＥＭ供給業者には利用できないので、非ＯＥＭ供給業者は不利である。万一発電機の所有者が非ＯＥＭ供給業者に固定子バーの取替えを要求した場合、一般に所有者は、供給業者が既存の固定子バーを測定して固定子バーの形をリバースエンジニアリングすることができるようにするために、測定のための停電（予定された停電と違った）を行うだろう。しかし、予定されていない測定のための停電は、所有者にとって高くつき、取替え用固定子バーを供給する非ＯＥＭ供給業者にはコストを上乗せすることがある。
【０００５】
また、新しい固定子バーの設計、成形用具、および製造は、固定子バー測定段階の後でかなりな時間を必要とし、さらにコストを高くする。例えば、取替え用固定子バーを取り付けることができる前に、取替え用固定子バーが既存の固定子とぴったり合うことだけでなく、取替え用固定子バーそれ自体の形の精度についての追加の必要な検査を行うことが必要である。しばしば、測定と取付けの間の時間は、６カ月以上に延びることがある。測定のための停電および追加された調達期間に加えて、ＯＥＭ供給業者による固定子バーの取替えに関連したコストに関して、固定子バーを取り替える非ＯＥＭ供給業者に関連したさらなるコストが生じる。したがって、相手先商標製品製造業者と無関係にコスト効率が良い固定子バー巻直しが行われるように、既存の発電機の固定子バーの取替えに関連した調達期間およびコストを減少させる必要がある。
【特許文献１】特開平１１−０７２５４３号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好ましい実施形態では、（ａ）発電機の現場で現存する少なくとも１つの固定子バーの形状を測定するステップと、（ｂ）この１つの固定子バーの測定された形状のデジタル表現を生成するステップと、（ｃ）前記デジタル表現を使用して新しい固定子バーを製造して、前記デジタル表現に実質的に一致した前記新しい固定子バーを製造するステップと、（ｄ）この新しい固定子バーのデジタル表現を生成するステップと、（ｅ）現場発電機の固定子のデジタル表現を生成するステップと、（ｆ）新しい固定子バーのデジタル表現と固定子のデジタル表現を比較して、固定子と新しい固定子バーのそれぞれのデジタル表現の合い具合の精度を決定するステップと、（ｇ）発電機の現場で、製造された新しい固定子バーを発電機の固定子に取り付けるステップとを備える発電機の固定子バーを巻き直すプロセスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ここで図１を参照すると、軸中心線１２を有する全体的に１０で示された発電機の半分の断面が模式的に図示されており、この軸中心線のまわりを回転子１４が電気を生成するために従来の方法で回転する。図示のように、上部および下部固定子バー１６、１８は、それぞれ、固定子コアの溝に配置され、そして固定子コアを通してほぼ直線的に延びる中心部２０、２２をそれぞれ含んでいる。固定子コアから出てくる各固定子バーの端部は、図２に示すように異なる方向に延び、形がほぼ円錐形で、かつねじれている。理解されることであろうが、各固定子バーの端部は、固定子を通して電気回路を完成するように他方の固定子バーの端部に接続されている。各固定子バーは、従来のように、複数の導体、例えば結束バンドで一緒に束ねられ絶縁物で包まれた銅のより線で形成されている。古い発電機では、絶縁物は、一般に低機能材料であるアスファルトまたはアスベスト材料で形成されていることがあり、とりわけ固定子バーの取替えで絶縁物が改善される。
【０００８】
また、理解されることであろうが、各固定子バーの各端部すなわち端部巻線は、発電機の特定の型では互いに異なっている。特定の型の単一発電機の中にはほぼ数百の固定子バーがあり、その各々が、ほぼ円錐形の構成およびねじれを有する特有の形をした端部巻線を有し、そして、これらの端部は、固定子のまわりに円錐状で時計方向または半時計方向に延びている。原固定子バー供給業者からのデータがなければ、固定子バーの非ＯＥＭ供給業者が、高品質でコスト効率の良い方法で既存の発電機を改善するように固定子バーの巻直しを行うことは困難であった。
【０００９】
コスト効率の良い方法で取替え用固定子バーを確実に再現するために本発明の態様は、
１．既存の発電機の現場に運ぶことができ、かつ現存固定子バーを素早く測定する機能を有する携帯型測定デバイスと、
２．測定デバイスから測定データを引き出し、さらに固定子バーの有意の大きさのサンプルを与えるモデルをつくる自動３Ｄモデル化ツールと、
３．成形用具が様々な固定子バー製造センタに存在しているかまたは新しい成形用具を必要とするかを１つまたは複数の製造センタが識別することができるようにする、重要な発電機および固定子バー特性を含んだ成形用具データベースと、
４．発電機の現場で測定されるような固定子バーの公称モデルを比較し、かつ製造された取替え用固定子バーの３Ｄモデルを比較する３Ｄ解析ツールと、
５．製造中に取替え用固定子バーの形状を画定する様々なツールを搭載する汎用および標準型と、
６．公称および実際のバー測定値に基づいた母数モデルから結束バンド、絶縁物および放射状リングが付いた仮想固定子をつくる自動ツールであって、この母線モデルによって、仮想固定子に配置されるようなモデル化固定子バーとの仮想的な比較および検証を行うことができるようになる自動ツールとを提供する。これによって、例えばバー間間隔、交差間隔、走行隙間（ｓｔｒｉｋｅ  ｃｌｅａｒａｎｃｅ）、より線間の先頭合わせ確認単一ショットろう付け結合、および他のパラメータの合い具合の比較が可能になる。
【００１０】
理解されることであろうが、巻直しを行う過程で、最初の電気的機械的設計は可能な範囲で見直され、そして巻直しプロセス中に、最新および現在の電気的、機械的、および材料の慣例が応用される。したがって、巻直しは、できるだけ技術的に更新される。
【００１１】
図３を参照すると、固定子バー巻直しを必要とする既存発電機の現場に持って行くことができる携帯型測定デバイスまたはスキッド３０が模式的に示されている。発電機の現場で、通常の予定された停電中に発電機から固定子バーが取り外される。固定子バーのサンプルの端部アームを切り離すかまたは全固定子バーを端から端まで測定することによって、固定子バーが準備される。図３において、固定子バー、例えばバー１６は、測定スキッドの端部支持台３２の間に取り付けて図示されている。ガントリ方式の図示の測定デバイスの代わりに、測定デバイスは、レーザセンサを搭載する小さなロボットアームを備えることができる。いずれにしても、センサ３４は、取り外された固定子バーの長さを移動し、固定子バーの形状を３次元でデジタル化する。固定子バーの回転およびねじれも測定される。この測定デバイスでは、リバースエンジニアリングと共に、固定子バー用の既存の自動プログラミング技術およびコイルロボットテープ機械（ｃｏｉｌ  ｒｏｂｏｔｉｃ  ｔａｐｅ  ｍａｃｈｉｎｅ）を使用して、測定を行う。
【００１２】
図５に模式的に表すように、測定値を含んだデータファイルは、１つまたは複数の製造設備に電子的に送られる。製造設備で、従来の３Ｄモデル化ツールを使用して固定子バーの３Ｄモデルをつくるために、データファイルが使用される。３Ｄモデル化ツールは、また、固定子バー図面および固定子バープレス用のツールモデルおよび端部形状を生成することができる。
【００１３】
その結果、３Ｄモデル化ツールによって、現場測定、テープ機械自動プログラミングファイルから直接に得られるか、または歴史的な固定子バー図面から直接に得られるデータファイルで、固定子バーのモデル、固定子バー図面を生成し、かつ３Ｄプレス用の成形用具モデルおよび端部形状を生成することができるようになる。この段階で、既存の成形用具データベースは、予め存在する成形用具について検査される。成形用具が容易に利用できない場合には、例えば製造センタの近くの製造業者で、素早くＣＮＣプレスし、また成形用具を形成するために、そのモデルが使用される。
【００１４】
例えば、図４に示すように、注文対応固定子巻直し固定子バー製造ネットワークの様々な製造現場の間で型の製作を標準化するために、迅速型が使用される。型は、調整可能な中心部またはコア部４０、およびコア部の両端の２個の調整可能な端部取付け具を備える。端部取付け具４２のうちの１つだけが図示されている。コア部は、固定子バーのコア部を迅速型に固定するための締付け具４４を各端部に有する。端部アーム取付け具４２は、端部形状の整形表面を成形する外形に合わせて作られたセグメントを位置付けする調査孔４６（ｓｕｒｖｅｙｅｄ  ｈｏｌｅ）を有する。外形に合わせて作られたセグメント４８は、３Ｄモデル化ツールおよび固定子バーモデルを使用して機械加工され、かつ調査孔に対応付けられる。迅速型の唯一の連続した調整はコア長さである。再現性を最大限にし、かつ様々な製造センタ間の型ばらつきを最小限にするために、すべての他の調整は個別的である。将来の使用のためにこの特定の巻直しプロセスで学習された再使用成形用具および教訓を最大限にするために、成形用具データベースは保存される。
【００１５】
次に、サンプルの下部および上部バーが１つまたは複数の製造センタで製造される。そのとき、製造されるようなバーはモデル化される。例えば、バーを包むためのテープ機械使用からのデータは、製造されたバーをモデル化するために使用される。そして、図５に示すように、モデル精度を確認するために、そのモデルデータは、現存発電機から取り出された測定固定子バーの公称モデルと比較される。このように、製造されたバーの形と固定子バーの公称のまたは測定された形との差を確かめることができ、そして必要に応じて製造プロセスを修正することができる。
【００１６】
また、現存発電機の固定子は発電機の現場でも測定され、３Ｄモデルが実現される。それから、固定子バーのデジタル表現が仮想固定子と比較される。例えば、実際に製造されるような固定子バーの３Ｄモデルが、仮想固定子に電子的に合わせられる。バー間間隔、交差間隔、走行隙間、および先頭合わせを検査するために、仮想の溝支持、結束バンドおよび放射状リングが、固定子バーの位置を修正するように追加される。
【００１７】
いったん固定子バーの最初のバッチが製造され、さらに３Ｄモデル化によって精度を検査されると、固定子バーの最初のバッチは、発電機現場に出荷されるか、または図５に示すように次々と製造される。これによって、組立速度は固定子バー取替え製造速度と基本的に一致し、既存発電機への新しい取替え用固定子バーの段階的組立が行われる。製造設備は、固定子バー端部の相互ろう付けおよび電気的試験を含んだ即時組立に向けて、製造された取替え用バーのバッチを送り続ける。この段階は巻直し完了で終り、発電機は発電機作業者に戻される。
【００１８】
前述のプロセスを使用することによって、理解されるであろうが、より前に必要であった測定のための停電は完全になくなり、予定された停電中に測定を行うことができる。また、プロセスの成形用具、製造および検査段階は、実質的に時間が減少し、あたかも相手先商標製品供給業者が既存の固定子バーを取替え用固定子バーに取り替えるかのように実質的にほぼ同じ時間枠およびコストで、取替え用固定子バーを既存の発電機に取り付けることができるようになる。したがって、本プロセスによって、現存発電機の固定子バーの注文対応取替えが可能になる。
【００１９】
本発明は、現在最も実際的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して説明したが、理解すべきことであるが、本発明は開示された実施形態に限定されるべきでなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】発電機の固定子コアを通して延びる固定子バーを示す模式図である。
【図２】固定子コアから突き出る上部および下部固定子バーを示す端面図であり、固定子バーの回転およびねじれを示す。
【図３】既存の発電機から取り出された固定子バーの構成を測定するための現場測定デバイスを示す模式図である。
【図４】取替え用固定子バーの端部を成形する型の１つの端部を示す模式図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態に従った注文対応固定子巻直しの方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  発電機
１４  回転子
１６、１８  固定子バー
３０  携帯型測定デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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